本發(fā)明涉及阻燃高強板材，具體地，涉及一種單板基層疊阻燃強韌材料及其制備方法和應用。

背景技術(shù)：

1、木材在建筑、交通運輸、家具及室內(nèi)裝修等領(lǐng)域有廣泛應用，但其可燃性易帶來火災隱患，造成人員傷亡及財產(chǎn)損失，采用合適的阻燃劑處理木材對進一步拓寬木材使用范圍、維護人民財產(chǎn)安全、保證國民經(jīng)濟穩(wěn)定增長具有重要的意義。

2、為提高木材類材料的阻燃性能，通常需要對其進行阻燃處理。在最后加工成型的木材及其制品表面涂覆如多溴聯(lián)苯、紅磷、三氧化二銻等阻燃劑或阻燃涂料是有效的阻燃處理方法，或者在木材表面黏貼不燃性物質(zhì)，通過保護層也能達到隔熱隔氧的阻燃目的。表面涂覆的優(yōu)點是對木材的物理力學性能影響較小，操作方便，設(shè)備簡單，但缺點是一旦保護層破損，阻燃性能隨即消失，另外多溴聯(lián)苯、紅磷、三氧化二銻等阻燃劑還存在環(huán)境污染以及可能影響材料的機械性能的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述經(jīng)傳統(tǒng)阻燃劑處理的木材在阻燃性、機械強度差的問題，本發(fā)明提供了一種單板基層疊阻燃強韌材料及其制備方法和應用，該材料兼具阻燃性能和高機械強度。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供一種單板基層疊阻燃強韌材料的制備方法，其包括如下步驟：

3、s1、將含羥基的無機阻燃顆粒浸入芳香族二羧酸溶液中，得到改性阻燃顆粒，將改性阻燃顆粒與聚磷酸銨一起加入到海藻酸鈉的溶液中混合均勻，得到預聚液；

4、s2、將脫木質(zhì)素的輕木單板浸入步驟s1得到的預聚液中，層層堆疊后浸入到鈣離子溶液中，聚合后進行干燥處理形成單板基層疊阻燃強韌材料。

5、本發(fā)明以聚磷酸銨作為阻燃材料，通過對輕木進行去木質(zhì)素處理、對含羥基的無機阻燃顆粒進行改性，通過海藻酸鈉和鈣離子聚合，制備出具有優(yōu)異阻燃性能和高機械強度的材料。制備過程中，通過調(diào)控聚磷酸銨的含量，調(diào)控體系中氨基、羥基、羧基等官能團，這些官能團可以和組織間形成氫鍵，優(yōu)化材料的阻燃性能和機械強度。聚磷酸銨在高溫下釋放的酸性氣體與含羥基的無機阻燃顆粒的屏障作用相結(jié)合，有助于提高復合材料的阻燃性能。通過加入特定比例的海藻酸鈉與鈣離子交聯(lián)，干燥后形成高強度凝膠結(jié)構(gòu)，凝膠能把含羥基的無機阻燃顆粒和聚磷酸銨等顆粒均勻地分散在基體中，避免顆粒聚集或分散不均，凝膠有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，可以提供更多的支持力，使復合材料在拉伸或受力時不容易斷裂，提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用壽命。

6、本發(fā)明的制備方法具有簡單、可持續(xù)的優(yōu)點，制得的阻燃強韌材料兼具高阻燃性、高機械強度和環(huán)保性、安全性，適用于多種應用場景。

7、具體地，步驟s1中，所述含羥基的無機阻燃顆粒選自高嶺土、膨潤土、鋁土礦中的一種或多種；這一類阻燃顆粒含有羥基，與羧酸的羧基發(fā)生氫鍵作用，形成穩(wěn)定化學鍵，這類物質(zhì)還有負電荷基團，由于表面的si-o和al-o等帶有一定負電荷，會和羧酸中的氫離子，發(fā)生電荷作用，增強其與其他成分（如海藻酸鈉、聚磷酸銨等）之間的界面粘結(jié)性。膨潤土具有良好的吸附性和熱穩(wěn)定性，在高溫下能膨脹形成隔熱層，從而起到阻燃作用。它在高溫下的表現(xiàn)與高嶺土相似，且具有較好的成本效益。鋁土礦中含有較高的鋁氧化物（al2o3），其熱穩(wěn)定性較高，它不僅能夠提高材料的熱穩(wěn)定性，還能在燃燒時形成氧化鋁層，進一步隔離火源，增強阻燃效果。

8、所述芳香族二羧酸選自鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸中的一種或多種。

9、具體地，步驟s1中，所述含羥基的無機阻燃顆粒與所述芳香族二羧酸的質(zhì)量比為1：（1~1.2），浸泡時間為20~24小時。

10、芳香族二羧酸具有羧酸基團（-cooh），羧酸根中的氧原子與含羥基的無機阻燃顆粒表面上的氫原子形成了共價成分較多的氫鍵，增強兩者的化學親和力，羧酸根離子可以穩(wěn)定地吸附在含羥基的無機阻燃顆粒表面，然后通過氫鍵和靜電力，能夠增強含羥基的無機阻燃顆粒與其他成分（如海藻酸鈉、聚磷酸銨等）之間的界面粘結(jié)性。

11、通過對含羥基的無機阻燃顆粒進行改性，芳香族二羧酸的作用是添加有機修飾層，能夠在一定程度上提升其熱穩(wěn)定性和在高溫下的化學穩(wěn)定性，間接改善材料的阻燃性能，與海藻酸鈉和聚磷酸銨形成較強的界面結(jié)合力，增強了復合材料的整體強度和韌性。

12、優(yōu)選地，所述芳香族二羧酸溶液中芳香族二羧酸的濃度為10~20?g/150ml乙醇。

13、優(yōu)選地，步驟s1中，改性阻燃顆粒、聚磷酸銨與海藻酸鈉的質(zhì)量比為（1~1.5）：（1~1.5）：（1.5~2）。

14、具體地，步驟s2中，脫木質(zhì)素的輕木單板的制備方法為：將輕木單板浸泡在氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合溶液中3~4小時后，再在50~60℃的亞氯酸鈉和醋酸的混合溶液中浸泡2~3小時。

15、輕木脫木質(zhì)素可以擴大輕木內(nèi)部空隙，有利于凝膠預聚液滲透填充孔隙。

16、優(yōu)選地，所述氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合溶液中氫氧化鈉濃度為10?~15?wt%，亞硫酸鈉濃度為5~6?wt%；所述亞氯酸鈉和醋酸的混合溶液中亞氯酸鈉濃度為1~1.5?wt%，醋酸濃度為0.01~0.02?wt%。

17、具體地，步驟s2中，層層堆疊的輕木浸入預聚液中的時間為1~2小時。

18、優(yōu)選地，步驟s2中，所述鈣離子溶液為氯化鈣溶液，氯化鈣濃度為0.5?wt%。

19、本發(fā)明第二方面提供上述的制備方法制得的單板基層疊阻燃強韌材料。

20、本發(fā)明第三方面提供上述的單板基層疊阻燃強韌材料在制備建筑材料、家具材料和交通工具內(nèi)飾材料中的應用。

21、通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明實現(xiàn)了以下有益效果：

22、1、本發(fā)明以聚磷酸銨作為阻燃材料，通過對輕木進行去木質(zhì)素處理、對含羥基的無機阻燃顆粒進行羧酸改性，通過海藻酸鈉和鈣離子聚合，制備出具有優(yōu)異阻燃性能和高機械強度的材料。制備過程中，通過調(diào)控聚磷酸銨的含量，調(diào)控體系中氨基、羥基、羧基等官能團，這些官能團可以和組織間形成氫鍵，優(yōu)化材料的阻燃性能和機械強度。通過加入特定比例的海藻酸鈉與鈣離子交聯(lián)，干燥后形成高強度結(jié)構(gòu)，提高材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和使用壽命。

23、2、本發(fā)明通過對輕木進行脫木質(zhì)素處理，可以擴大輕木內(nèi)部空隙，有利于凝膠預聚液滲透填充孔隙，提高材料機械強度和阻燃性能。

24、3、本發(fā)明對含羥基的無機阻燃顆粒進行改性，引入羧基，可大大提高含羥基的無機阻燃顆粒的分散性，加強含羥基的無機阻燃顆粒與海藻酸鈉的氫鍵作用，提高機械強度。

25、4、本發(fā)明制得的阻燃高強板材料適用于建筑材料、家具材料和交通工具內(nèi)飾材料等領(lǐng)域，具有廣泛的應用前景。

技術(shù)特征：

1.一種單板基層疊阻燃強韌材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述含羥基的無機阻燃顆粒選自高嶺土、膨潤土、鋁土礦中的一種或多種；所述芳香族二羧酸選自鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸中的一種或多種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，所述含羥基的無機阻燃顆粒與所述芳香族二羧酸的質(zhì)量比為1：（1~1.2），浸泡時間為20~24小時。

4.?根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述芳香族二羧酸溶液中芳香族二羧酸的濃度為10~20?g/150ml乙醇。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s1中，改性阻燃顆粒、聚磷酸銨與海藻酸鈉的質(zhì)量比為（1~1.5）：（1~1.5）：（1.5~2）。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，脫木質(zhì)素的輕木單板的制備方法為：將輕木單板浸泡在氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合溶液中3~4小時后，再在50~60℃的亞氯酸鈉和醋酸的混合溶液中浸泡2~3小時。

7.?根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述氫氧化鈉和亞硫酸鈉的混合溶液中氫氧化鈉濃度為10~15?wt%，亞硫酸鈉濃度為5~6?wt%；所述亞氯酸鈉和醋酸的混合溶液中亞氯酸鈉濃度為1~1.5?wt%，醋酸濃度為0.01~0.02?wt%。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟s2中，層層堆疊的輕木浸入預聚液中的時間為1~2小時。

9.權(quán)利要求1至8中任一項所述的制備方法制得的單板基層疊阻燃強韌材料。

10.權(quán)利要求9所述的單板基層疊阻燃強韌材料在制備建筑材料、家具材料和交通工具內(nèi)飾材料中的應用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種單板基層疊阻燃強韌材料及其制備方法和應用，制備方法包括如下步驟：將含羥基的無機阻燃顆粒浸入芳香族二羧酸溶液中，得到改性阻燃顆粒，將改性阻燃顆粒與聚磷酸銨一起加入到海藻酸鈉的溶液中混合均勻，得到預聚液；S2、將脫木質(zhì)素的輕木單板浸入步驟S1得到的預聚液中，層層堆疊后浸入到鈣離子溶液中，聚合后進行干燥處理，形成單板基層疊阻燃強韌材料。本發(fā)明以聚磷酸銨作為阻燃材料，通過對輕木進行脫木質(zhì)素處理、對含羥基的無機阻燃顆粒進行羧酸改性，通過海藻酸鈉和鈣離子聚合，制備出具有優(yōu)異阻燃性能和高機械強度的材料。

技術(shù)研發(fā)人員：孫慶豐,葉澤煒,虞皓夢,沈曉萍,梁佳鈺
受保護的技術(shù)使用者：浙江農(nóng)林大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2